Wat is een Wheatstone-brug?
Een Wheatstone-brug is een type elektrisch circuit dat bekend staat als een brugcircuit en wordt gebruikt om de weerstand van een circuitelement te bepalen. Dit kan worden gebruikt om de weerstand van verschillende componenten te testen, zoals weerstanden, draadsecties en andere elektrische geleiders. Een typisch brugcircuit van het type Wheatstone gebruikt vier weerstanden verdeeld in twee benen. Door een poot van het circuit te balanceren met een vaste, bekende weerstand tegen die met de onbekende weerstand, is het mogelijk om de weerstand van de te testen component te berekenen.
Zoals vele uitvindingen en technieken, is dit type testcircuit niet genoemd naar de persoon die het voor het eerst heeft uitgevonden, maar naar de persoon die het heeft ontwikkeld en geperfectioneerd. Het werd voor het eerst ontwikkeld in het begin van de 19e eeuw door een man genaamd Samuel Christie, maar het werd populair gemaakt door Sir Charles Wheatstone, onder wiens naam het nu bekend is. De principes waarmee een Wheatstone-brugcircuit werkt en de methoden waarvoor het wordt gebruikt, zijn sinds de uitvinding niet significant veranderd, hoewel er veel verfijningen en variaties zijn ontwikkeld.
In zijn meest basale vorm bestaat een Wheatstone-brug uit een elektrisch circuit met twee poten, een elektrische ingangsbron met een constante spanning, vier weerstanden, waaronder twee met een vaste, bekende weerstand, een met een variabele weerstand die kan worden gecontroleerd omdat het veranderingen en de te testen weerstand. Een spanningsmeter is ook noodzakelijk. Met deze basisconfiguratie kan elk geleidend materiaal worden getest om de weerstand met een zeer hoge mate van precisie te bepalen.
Het circuit is ontworpen om de binnenkomende stroom te splitsen in twee benen, die samen worden overbrugd. Elk been heeft twee weerstandselementen. Eén weerstand van elk been heeft een vaste, bekende weerstand. Op één been is deze weerstand gekoppeld aan een variabele weerstand, en er moet een middel zijn om de weerstand te controleren als deze verandert. Op het andere been is de weerstand met de bekende weerstand gepaard met de te testen component. Wanneer de stroom wordt geïntroduceerd, wordt de variabele weerstand gemanipuleerd totdat de spanningsmeter een nulstroom registreert, wat betekent dat de weerstanden van elk been exact identiek zijn.
Door de weerstandsinstelling van de variabele weerstand te controleren, is het dan mogelijk om eenvoudig de weerstand van de testcomponent te berekenen. Het is mogelijk om een Wheatstone-brug te bouwen met behulp van drie weerstanden met vaste weerstanden zolang alle waarden bekend zijn. De berekeningen die zijn betrokken bij het vinden van de weerstand van het testonderdeel zijn complexer bij het gebruik van een Wheatstone-brug van dit type, maar de basisprincipes zijn hetzelfde.